Рекомендация мсэ-r p. 1321-1 факторы распространения радиоволн, влияющие на системы, использующие методы цифровой модуляции на нч и сч

2.2 Режимы распространения посредством пространственной волны

После захода солнца E-слой ионосферы уменьшается, однако критическая частота foE будет существовать в пределах СЧ диапазона радиовещания, по крайней мере, в течение первой половины ночи. Сигналы с частотой меньшей критической всегда будут отражаться от слоя Е, поддерживая таким образом многоскачковое отражение. На более высоких частотах сигналы по-прежнему могут отражаться от слоя Е, особенно при распространении на дальние расстояния, однако они будут также и проникать сквозь слой Е, отражаясь затем от расположенного над ним слоя F. На рисунке 1 с помощью простой модели слоя Е показаны возможные моды сигнала для трех частот в СЧ диапазоне, а также продемонстрировано, как меняются моды в зависимости от дальности распространения и времени после захода солнца. Эти моды имеют временную задержку по сравнению с модой земной волны.

В Рекомендации МСЭ-R P.1147 изложен метод прогнозирования мощности сложного сигнала для возможных мод распространения посредством пространственной волны, однако этот метод не дает необходимой информации об относительных амплитудах отдельных мод. В Рекомендации МСЭ-R P.684 содержится такая информация, хотя она и предназначена в первую очередь для частот менее 500 кГц. В частности, в этой Рекомендации приводятся значения коэффициента ионосферного отражения в условиях минимума солнечной активности, полученные на экспериментальных результатах, а также на определенных предположениях, изложенных там же.

3 Разброс временных задержек в условиях многолучевости

Мода, соответствующая 0 мс, относится к земной волне, а напряженности поля показаны для трех значений проводимости почвы; 5 Сим/м (морская вода), 10^–2 (плодородная почва) и 10^–3 (бедная почва).

На компонентах земной волны указаны соответствующие моды и приблизительные уровни медианных значений напряженности поля для четырех часов после захода солнца при минимуме солнечной активности.

На рисунке 3 показана задержка односкачковых пространственных мод, отраженных от областей E и F, по отношению к земной волне, для трасс протяженностью до 1000 км, а на рисунке 4 приведены относительные задержки между одно- и многоскачковыми модами пространственной волны.

Особый интерес представляет диапазон расстояний, для которого амплитуды сигналов, распространяющихся посредством земной и пространственной волны, примерно одинаковы, поскольку замирания, возникающие в этом диапазоне расстояний, чрезвычайно существенны. Этот диапазон был назван "зоной ночных замираний" и часто является ограничивающим фактором при определении радиуса действия СЧ радиовещания с хорошим качеством.

РИСУНОК 1

4 Изменчивость

Напряженность поля наземных радиоволн может изменяться с изменением зимних температур. Средний годовой разброс (разность между месячными медианными значениями напряженности поля в зимние и летние месяцы) для полосы 500–1000 кГц приведен в таблице 1 для широты Северного полушария, где средняя январская температура ниже примерно 4°C.

ТАБЛИЦА 1

Средняя температура января, С, для Северного полушария	4	0	–10	–16
Диапазон изменений уровней напряженности поля зима–лето, дБ	4	8	13	15

Пространственные моды подвержены долгосрочным изменениям от ночи к ночи, когда часовые медианные значения распределяются по лог-нормальному закону с полуинтердецильным размахом в интервале от 3,5 до 9 дБ. В пределах часа замирания отдельных мод также распределены по лог-нормальному закону; данных измерений пока немного, но можно считать, что характерное значение стандартного отклонения составляет примерно 3 дБ. Частота замираний составляет примерно 10–30 замираний в час.

Распределение замираний сигнала для случаев, когда необходимо рассматривать составную амплитуду мод земной волны и пространственной волны, то есть когда приемная система не может разделить моды, обсуждается в Добавлении 1.

Сдвиг частот мод пространственной волны, обусловленный доплеровским эффектом при отражении от движущихся слоев ионосферы, будет невелик.

5 Выводы

В Рекомендации МСЭ-R P.1407 указан набор параметров, используемых для описания эффектов многолучевости. "Окно задержки", содержащее, скажем, более 98% общей энергии, в соответствии с рисунком 2 имеет величину менее 3 мс. Можно заметить, что при некоторых обстоятельствах амплитуда исходной многолучевой компоненты не будет максимальной.

Дополнение 1
к Приложению 1

Амплитуду сложного сигнала, e, являющуюся комбинацией устойчивой земной волны и пространственной волны с лог-нормальным распределением, можно получить как сумму мощностей:

,

где e_e и e_i – уровни компонент земной и пространственной волн, обычно выраженные в мкВ/м.

Составляющая пространственной волны, e_i, распределена по лог-нормальному закону (см. Рекомендацию МСЭ-R P.1057, уравнение (6)). Для удобства полагают как бы, что составляющая земной волны также распределена по лог-нормальному закону, а окончательный результат можно получить, приняв стандартное отклонение равным 0 дБ.

Комбинация двух лог-нормальных распределений также является лог-нормальным распределением, в котором средний уровень есть сумма отдельных средних уровней (то есть по амплитуде, но не в дБ), а дисперсия является суммой двух дисперсий.

Для лог-нормального распределения (см. Рекомендацию МСЭ-R P.1057) среднее значение и стандартное отклонение уровней сигнала (мкВ/м) определяются как:



,

где m – среднее значение, а  – стандартное отклонение лог-нормального распределения.

Учитывая вышеописанные соображения, можно оценить параметры комбинированного распределения. В таблице 2 приведен пример полученных таким образом результатов при стандартном отклонении лог-нормального распределения компоненты пространственной волны, равном 3 дБ.

ТАБЛИЦА 2

ei / ee	Средний уровень, отнесенный к среднему значению уровня составляющей земной волны	Стандартное отклонение
0,5 (– 6 дБ)	1,3 дБ	0,72 дБ
1 (0 дБ)	 4,4	1,35
2 ( 6 дБ)	5,7	2,0

_________________

жүктеу/скачать 69.93 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: